Q声学一直与世界领先的电缆工程师密切合作QED来确定双线连接背后的科学原理。

双线扬声器:对好处的探索

Bi-wireable喇叭至少在20世纪80年代后期就已经有了，现在考虑双线扬声器是很普遍的。你可以很容易地判断你的扬声器是否是双接线的，因为后面有四个连接端子，而不是两个。如果你以前没有把扬声器双线连接过，你可能会因为在高保真媒体或网上读到的东西而想尝试一下，但也可能会想，在更多扬声器电缆上的额外支出是否值得。

这个想法是，一旦你去掉了通常连接在扬声器之间的小短线，而不是每个扬声器只使用一组电缆，每对端子都使用一根单独的电缆。这意味着你最终将使用两倍的扬声器电缆，如果你使用传统的单线方法，这促使许多愤世嫉俗的人创造短语“购买”电线来描述这个过程!

支持这种做法的人指出，他们的扬声器在双接线后可以听到明显的声音好处，并引用扬声器制造商提供这种终端的事实，证明这里面一定有什么东西。批评者认为，制造商只是通过提供一个几乎不需要额外成本，但可能不会产生任何音质差异的功能，来最大化其产品的市场性。他们还指出，目前还没有公开发表的证据证明这种做法会对声音产生任何影响，而双线爱好者则认为，通过将高频和低频分离到不同的电线中，可以消除它们之间相互作用引起的失真。

因此，双线布线是一个相当有争议的话题。对你的高保真音响来说，这是一次值得的音质升级，还是有线电视公司为了让你买两倍的有线电视而耍的一个聪明的营销策略?我们决定做一些研究，看看是否可以一劳永逸地给这个问题一个权威的答案。

普通的扬声器是如何连接到放大器上的?

在图1中，单个扬声器电缆所示为将放大器的一个通道的输出端子连接到扬声器。扬声器本身是非双路的，2-way类型，有一个

小型驱动器，也称为高音器，用于再现高于2kHz (HF)的频率，而大型驱动器(或低音扬声器)用于再现低于此点(LF)的频率。声音复制的职责是这样划分的，因为设计和制造一个能够在所有频率上以相同的保真度再现整个可听到的声音频谱的驱动单元并不容易，也不具有成本效益。一个无源电路(由标记为高频网络和低频网络的两个盒子表示)用于过滤从放大器获取的电流，以便只有高频可以通过高音喇叭，只有低频可以通过低音扬声器。

传入电流在扬声器内部的交叉网络的两个部分之间被分割，因此只有一对端子呈现给外界。该电路不能在所选的翻转频率上创建一个陡峭的截止点，而是在所选频率上下产生一个更渐进的衰减。在上图中，你可以看到两条曲线相交的点(蓝色代表低音扬声器，红色代表高音)，表示两个驱动器对特定频率的贡献相同的频率。这被称为“交叉点”，因此无源电路本身也被称为“交叉点”。请注意，组合驱动的总输出(黑色)基本上保持不变，因为这个交叉已经被正确设计，所以两个驱动的组合输出是相同的，就好像它们是一个完美的驱动。

电流如何在单个有线扬声器中流动?

考虑放大器背面的红色端子。这是放大器可以产生一个大潜在的使电流流动。大量的电荷在这里建立，这些电荷在生活中只有一个功能，那就是找到他们的方式到黑色放大器终端。如果有路径或电路存在，电荷就会开始向这个终端移动，产生电流。如果在这个过程中，它们通过扬声器线圈移动，那么它们就可以通过制造声音为我们做有用的工作。放大器是一个权力放大器，因为(在其能力范围内)它可以提供扬声器所需的所有电流，并且仍然保持相同的电流在其红端流动的电位。注意，这个电流是要求或者被扩音器接收，而不是发送通过放大器。用日常的例子来帮助我们描绘电流是如何流动的是很有用的。电荷不是一次一个地在电路中流动;相反，他们的行为就像高速公路上的交通堵塞。队列中任何位置的单个电荷只有在前面的电荷移动时才会移动，因此，如果黑色终端旁边的电荷没有通往黑色终端的路径，那么队列后面刚刚从红色终端出现的电荷也将是静止的。

现在想象一下放大器提供的电荷分为低频和高频(或者在我们的交通堵塞类比中，缓慢而笨重的卡车和快速而灵活的摩托车)。一旦电路完成，所有的流量开始流出放大器的红色终端使用单扬声器电缆，进入扬声器的红色终端，在那里他们被交叉分开，在他们各自的扬声器中工作，然后在扬声器的黑色终端连接起来，并再次使用单扬声器电缆达到他们的最终目标-黑色放大器终端!注意，在上面的例子中，两种类型的电流，高频和低频必须使用相同的扬声器电缆。此外，也不需要等待第一次充电完成一圈——这是一个永久的交通堵塞，记得吗?绿灯一亮，黑色放大器端就已经有流量了。

双线扬声器是如何连接到放大器上的?

图3显示了典型的双线扬声器如何连接到放大器。它有四个而不是两个终端，一对用于HF网络，一对用于LF网络。两根扬声器电缆用于将高频端子和低频端子连接到放大器上的同一对端子上。

电流是如何流动的双线扬声器电缆?

在放大器的输出端提供任何电位之前，考虑上述电路。交通堵塞将是静止的——从放大器的前端到尾部的卡车和摩托车，沿着两条扬声器电缆，在每个低频和高频网络内，然后再次回到放大器。没有东西在动。突然放大器亮了绿灯。在高频网络中，有一组护柱靠得太近，卡车无法通过，只有摩托车可以通过。因此,在扬声器电缆只有摩托车在移动。是的，卡车还在那里，但它们都停在那里，动不了。在电气方面，只有高频电流将流动在扬声器电缆1。即使滤波器电路在电缆的远端，也不会有低频电流存在于整个电缆中，直到那一点。这是一个很难第一次掌握的概念。如果你觉得它很棒，那就继续读下去。如果没有，那么继续读到这一点，直到你知道。

扬声器电缆2也是如此，除了在低频网络中有2英尺6英尺深的水，摩托车无法通过，所以它们都是静止的，而卡车可以犁过。因此，在扬声器电缆2只有低频电流将流动。
实际上，就像施了魔法一样，我们已经将高频和低频分开，并将它们通过不同的电缆发送到正确的驱动器。如果你还在问“但是不同的频率如何知道该走哪条路?”或者说“别说废话，两根电缆的所有频率都是一样的，直到交叉为止”——然后试着重新阅读上面的内容，直到你理解为止。

像这样分离高频电流和低频电流有什么好处?

交通堵塞的类比有助于理解电流在两者之间流动的原因
相互连接的电缆是不同的，但当然这并不是电流在电缆中的流动方式。首先，我们处理的是交流电，所以交通是双向交替流动的。这种机制有点(但只是有点)像牛顿的摇篮，第一个球给下一个球传递脉冲，尽管球本身实际上移动得并不远或快，但脉冲本身移动得非常快穿过那排球。在扬声器电缆中，电流流动是因为晶格中的备用电子交换位置，并且由于放大器提供的电场，它们以净方向而不是随机的方向进行交换，因此电流流动。电场以光速影响导体中的所有备用电子，因此无需等待电子以相对较慢的漂移速度(通常只有1mm/s)穿过电缆，移动的必要性被更快地传递。支持双线布线的理论是，如果同一导体中同时存在低频和高频，就会产生不必要的失真。

回到牛顿的摇篮类比，如果所有的球都是静止的，然后其中一个被举起并释放，脉冲在这一行中快速传播，最后一个球及时弹出t”。如果我们现在先让所有的球都以低频摆动，然后重复同样的过程，最后的球在不同的时间发出响声。”t₂”。这类似于低频和高频信号同时出现在同一根电缆中;它们在传输介质中结合在一起，产生了一个新的频率，而这个频率在原始信号中是不存在的互调．在携带多个不同频率的系统中，只要存在非线性，就会出现由原始频率的和和差以及这些和和差频率的谐波组成的振幅调制。与某些类型的谐波失真不同，这种失真听起来不好，尽管在好的高保真设备中非线性通常很小，但它足以产生对听众来说很麻烦的互调失真。

如果电缆中存在互调失真，我们可以尝试测量它吗?

现在我们已经接近证明双线布线有一些有用的声学好处。我们已经接受了两种电缆携带不同的信号，通过保持它们分开，我们可能已经防止了有害的互调效应的产生。如果有可能测量单线扬声器中的互调失真，然后在双线扬声器中测量相同的减少，我们就可以为该程序提供一个非常好的案例。

关于这个主题的一些著作已经出版¹音频工程学会本文描述了一种分频谱分析方法，该方法将一个十音系统分为两个波段，分别从5kHz和100Hz开始。这些脉冲及其伴随频率被仔细选择，因此任何在这些基本原理之外测量的频率都可以归因于互调制和交叉调制效应，而不是被谐波失真所掩盖(Risch, 1998)。使用与论文中描述的相同的方法，我们生成了类似的测试音调，并进行了自己的调查，看看我们是否可以测量单线和双线扬声器之间的任何差异。

电流探头用于测量存在于单线和双线高音和双线低音电缆中的频率。下面的图4显示了我们创建并刻录到CD上的多音测试信号，当它从CD播放器中出现时，它由五个频率在100 Hz及以上的频率和第二个5个频率在5 kHz及以上的频率组成。

高频音调可以在图中看到大约-10dB的五个不同的峰值(黄色)。低频带音调在100Hz或以上有五个清晰的峰值。请注意，两个波段之间的背景噪声水平非常低，最多为-90dB。

将其与图5中所示的单线扬声器电缆(蓝色)的电流探头测量进行比较。

在某些情况下，互调产品将电缆内的失真和噪声提高到仅比基频低40 dB的水平。将此结果与图6中在相同条件下(红色)测试的连接到相同扬声器的双线高音电缆的测量结果进行比较。

首先，令人欣慰的是，电缆中的低音频率衰减了35dB，这证明了在我们的双线制系统中，高频和低频已经有效地分离到不同的电缆运行中。其次，在1 - 2khz的典型交叉频率及以上，互调失真已降低高达30dB。

现在让我们看一下低音电缆(绿色)。同样，低音电缆中的高频分量已经减少，证明了我们的断言，即频率在双线制系统中“知道走哪条路”。

在低音炮电缆的互调产品方面已经没有太大的改进，但它们仍然存在。这可以解释为高音电流不像低音电缆中的电流那么大，所以它们产生的IMD也不那么大。

结论

我们发现，如果您的扬声器有四个接线柱，那么您可以利用双接线选项，您将需要比以前多一倍的电缆。我们通过测量理论并证明了一个反直觉的概念，即高频和低频只在它们指定的电缆中传播。我们还通过测量证明了这将减少扬声器系统中非线性引起的互调失真的理论。

根据上述证据，明智的结论是，在机会存在和资金允许的情况下，应探索双线布线作为提高任何高保真扬声器系统性能的一种选择。

参考文献

1里施，乔恩·M。1998.一类新的带内多音测试信号音频工程
社会

笔记

测试音色CD使用一台CD播放器/放大器以半音量播放成一对落地式音箱．通过Tascam US144 USB音频接口，使用TrueRTA分析当前探头测量值。单线测量是用两组平行连接的扬声器电缆进行的(扬声器短路片就位)，双线测量是使用相同的安排进行的，但去掉了短路片。通过这种方式，两次测量都使用了相同的电缆横截面积，以消除低电阻对测量的任何影响。